纳米二氧化硅的表面修饰及其在漆包线中的应用研究

摘要

根据目前国内外电机、电器、变压器及IT信息产业正朝着“高压、高频、高效、节能、紧凑型”的高新技术产品发展趋势，其核心部件-漆包线，提出了复合型高性能化的发展要求。为此目的，本研究在对所使用绝缘漆进行精心选择的基础上，通过对nano-SiO2进行表面改性，然后将其用于改性绝缘漆，并采用“三涂层”工艺试制出“纳米复合高性能漆包线”，对工艺、技术条件与参数进行了初步研究。主要工作如下:
　　(1)在充分调研的基础上，精心选择了聚酯漆(PE)、聚酯亚胺(PEI)和聚酰胺酰亚胺（PAI）3种类型绝缘漆，研究了它们之间的相容性，发现PE与PEI，PEI与PAI之间有较好的相容性（或混溶性），而PE与PAI之间的相容性不佳。
　　(2)以nano-SiO2为绝缘漆的改性剂，采用KH-550为其表面修饰剂，利用溶液法对nano-SiO2进行了表面修饰改性，研究了改性剂含量、反应时间对改性反应的影响，FTIR结果显示，KH-550以共价键的方式接枝到了nano-SiO2表面，TEM研究结果表明，改性后的nano-SiO2能较好地分散于乙醇中;XRD图谱结果显示，改性过程对nano-SiO2的结构基本没有影响;在改性剂的用量5％，反应时间为4-5 h时，该方法的改性效果最佳。
　　(3)研究了分散方法、nano-SiO2（改性后）含量对绝缘漆改性效果的影响，发现超声波分散与高速剪切法对分散nano-SiO2在绝缘漆中都能起到良好的分散效果，相比较而言，超声波分散法稍优于高速剪切法;nano-SiO2的含量对分散稳定性有重要的影响，在其含量≤5％时，nano-SiO2在绝缘漆基体中分散性较好，在其含量≥7％后，分散均匀性明显下降，团聚现象比较严重。
　　(4)设计了3个方案，6组配方，采用三层漆膜复合结构试制了纳米复合高性能漆包线，研究了绝缘漆的种类、nano-SiO2含量以及工艺对漆包线性能的影响。方案一:底漆采用耐热PE（155级）;中间层漆以PEI（200级）为基漆，以改性后的nano-SiO2为改性材料，自制纳米改性漆（按编号试制）为中间层漆;面漆采用PEI（200级）。涂漆道数:8道，试制样品按最大漆膜厚度比例分配各漆膜厚度，即:底漆2道，占总漆膜后的20-25％、中间层4道，占总漆膜后的50-60％、面漆2道，占总漆膜后的20-25％。方案一所研制的样品结果表明，在所研究的范围内发现:①绝缘漆的种类对漆包线的主要性能有重要的影响，按影响大小从低到高的顺序为:PE、PEI、PAI;②纳米含量对性能的影响:当其含量从3％增加到5％时，软化击穿温度提高了20℃左右，击穿电压提高了1000 V。
　　方案二:底漆以耐热PE（155级）为基漆，以改性后的nano-SiO2为改性材料，自制纳米改性漆（按编号试制）作为底漆;中间层漆以PEI（200级）为基漆，以改性后的nano-SiO2为改性材料，自制纳米改性漆（按编号试制）作为中间层漆;面漆采用聚酯亚胺(200℃)。涂漆道数:9道，试制样品按最大漆膜厚度比例分配各漆膜厚度，即:底漆3道，占总漆膜后的20-25％、中间层3道，占总漆膜后的50-60％、面漆3道，占总漆膜后的20-25％。方案二所研制B*-1样品结果显示，随着纳米含量的进一步增大，对漆包线的性能提升愈发显著。
　　方案三:底漆以耐热PE（155级）为基漆，以改性后的nano-SiO2为改性材料，自制纳米改性漆（按编号试制）作为底漆;中间层漆以PEI（200级）为基漆，以改性后的nano-SiO2为改性材料，自制纳米改性漆（按编号试制）作为中间层漆;面漆采用PAI(220℃)。涂漆道数:12道，试制样品按最大漆膜厚度比例分配各漆膜厚度，即:底漆4道，占总漆膜后的20-25％、中间层6道，占总漆膜后的50-60％、面漆2道，占总漆膜后的20-25％。方案三所研制的C*-1样品，热冲击、软化击穿温度和击穿电压是合格的，具有耐电晕性能，但指标没有达到要求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 漆包线的分类及主要应用

1．2．1 漆包线的分类

1．2．2 漆包线的主要应用

1．3 变频电机绝缘绕组的破坏机理

1．4 耐电晕绝缘材料的研究现状

1．4．1 耐高温漆包线漆典型品种简介

1．4．2 耐高温耐电晕漆包线的研究进展

1．5 本论文研究的必要性、关联度、意义及内容

1．5．1 必要性

1．5．2 产业关联度分析与意义

1．6 主要研究内容

第2章 纳米SiO2的表面改性

2．1 引言

2．2 纳米SiO2表面改性原理

2．3 实验部分

2．3．1 原料

2．3．2 实验仪器及设备

2．3．3 样品的准备

2．3．4 偶联剂用量的考察

2．3．5 改性时间的考察

2．3．6 表征仪器

2．4 结果与讨论

2．4．1 FTIR表征

2．4．2 XRD表征

2．4．3 TEM表征

2．4．4 改性剂用量对纳米SiO2接枝率的影响

2．4．5 改性时间对纳米SiO2接枝率的影响

2．5 本章小结

第3章 纳米SiO2改性漆包线用油漆的研究

3．1 引言

3．2 耐电晕漆包线漆的改性原理

3．3 实验部分

3．3．1 实验原材料

3．3．2 实验仪器及设备

3．3．3 样品的准备

3．4 结果与讨论

3．4．1 漆包线用绝缘漆的选择

3．4．2 漆包线用绝缘漆的相容性研究

3．4．3 纳米材料的选择

3．4．4 分散方法的确定

3．4．5 改性nano-SiO2含量对绝缘漆稳定性的影响

3．4．6 SEM表征

3．5 本章小结

第4章 纳米SiO2复合涂层漆包线的研制

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验原材料

4．2．2 主要实验设备

4．2．3 检测仪器

4．2．4 纳米复合漆包线的制备

4．3 结果与讨论

4．3．1 方案一的结果讨论

4．3．2 方案二的结果讨论

4．3．3 方案三的结果讨论

4．4 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A 漆包线样品的性能测试报告